15.3 怎样使用电器正常工作（知识点精讲+考点梳理+难度分层真题练）-2024-2025学年沪粤版物理九年级上册

15.3 怎样使用电器正常工作 课程主题：电功率进阶 知识点1、串并联比较灯泡的亮度 实质 将比较灯泡的亮度比较灯泡的实际功率 串联电路 I=I1=I2 由P=I2R可知，若R1>R2，则P1>P2 并联电路 U=U1=U2 由P= 可知，若R1>R2，则P1<P2 结论 串联电路中，电阻大，电压大，对应的实际功率大 并联电路中，电阻大，电流小，对应的实际功率小 技巧 P额= =P额R，当U额相同时，P额越大，R越小 拓展 串联电路中，电压分配关系遵循：U1：U2=R1：R2，联立串联电压公式U=U1+U2，可得 结论：U1=U，U2=U 知识点2、灯泡正常发光 理论 若灯泡正常发光，P额、U额、I额均为固定值，与参照数据吻合，反之亦然。若P实、U实、I实,其中任一数据不匹配额定值，灯泡不正常发光。 图解 （电阻不变） 技巧应用 示例 拓展小专题：元件安全小专题 主题 元件安全小专题 原理 要求灯泡两端的U实≤U额或I实≤I额，从而保证灯泡不会烧坏 技巧 串联 I=I1=I2，选取两只灯泡中I额最小值作为电路中允许通过的最大电流值。 并联 U=U1=U2，选取两只灯泡中U额最小值作为电路两端允许加载的最大电压值。 课程主题：测量小灯泡电功率 知识点1、伏安法测小灯泡电功率 原理 P=UI 仪器选择 电源 其电压高于灯泡的额定电压 电压表 ①并联在灯泡的两端；②根据额定电压选择电压表量程，所选量程要略大于灯泡的额定电压（特殊要求除外） 电流表 ①串联在电路里； ②依据I额=计算出电流值，选定量程要略大于灯泡的额定电流， ③一般小灯泡额定电流都小于0.6A，无特殊说明，直接选用0~0.6A即可。 滑动变阻器 滑动变阻器允许通过的最大电流要大于小灯泡的额定电流，且最大电阻应不小于小灯泡的电阻，以便于调节。 测量 分别在低于额定电压、额定电压、和约1.2倍额定电压的情况下测出小灯泡的功率 滑动变阻器的作用 ①保护电路； ②改变小灯泡两端的电压和电流，从而实现多次测量 实验细节 闭合开关，调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压恰好等于小灯泡的额定电压，观察小灯泡的亮度，并记录电流表和电压表的示数 结论 用电器两端的电压不同，电功率不同,小灯泡两端的电压越高，实际功率越大，灯泡越亮。 多次测量目的对比 测小灯泡电功率 研究小灯泡亮度与小灯泡实际功率大小的的关系 测小灯泡电阻 研究小灯泡的电阻是否与温度有关 测定值电阻阻值 求平均值，减小测量误差 易错辨析 在伏安法测小灯电功率实验中，不能将多次测得的电功率取平均值，没有实质意义。 拓展小专题：测电功率实验中的细节 主题 测电功率实验中的细节 考点一 测量灯泡的额定功率，须测量小灯泡电压（电流）的电表明确指示为U额或I额，否则易出现测量数据非小灯泡正常工作时的电压（电流），导致实验失败 考点二 须牢记电学实验可观察到的正常现象：闭合开关前，滑动变阻器在最大值，此时电流表电压表示数较小，移动滑动变阻器（阻值减小），则电流表电压表示数均增大。 ①若增大，减小，原因为电压表并联在滑动变阻器两端（串联凭电阻分电压） ②若减小，增大，原因为闭合开关前，滑动变阻器未处于最大阻值处，且电压表并联在滑动变阻器两端 技巧 可以电流表作为突破口，若电流表示数增大，则滑动变阻器在调小。若电流表示数减小，则滑动变阻器在调大（闭合开关前，滑动变阻器未处于最大阻值处） 考点三 实验过程中，小灯泡电阻随温度的升高而增大实= ， P额= ，且R1<R2,若用前几次实验数据求解的电阻，代入 P额= ，则会导致额定功率测量值偏大 考点四 常见题型为电源电压为6V，小灯泡额定电压为3.8V，则可将电压表并联在滑动变阻器两端，调节滑动变阻器至电压表示数为2.2V，则可默认此时小灯泡两端的电压为3.8V，灯泡正常发光（前提为理想电路）。 解读 若小灯泡的额定电压为3.8V，电压表并联在小灯泡两端须用0～15V量程，而0～15V量程的分度值为0.5V，指针无法精确指示3.8V，导致出现测量误差。 知识点2、用电能表测用电器的电功率 原理 用电能表测出用电器在某段时间内消耗的电能，用秒表测出消耗这些电能所用的时间， 然后利用公式P = 进行计算 测量方法 若用电器消耗电能较多，可直接从电能表上读出消耗的电能多少 若用电器消耗电能较少，可按照以下方法进行测量 （1）观察电能表铭牌，记下每消耗1KW·h电能时，电能表转盘转过的转数N （2）关闭其他所有用电器，只让待测用电器工作 （3）用手表或秒表测量待测用电器工作时电能表转盘转过n转所用的时间t （4）计算待测用电器的实际功率 实际功率计算 电能表的转盘转n转所消耗的电能为W= ×3.6×106J， 则用电器的实际功率为P= = ×3.6×106W 课程主题：灯泡正常发光 灯泡正常发光【速练篇】 1 ．如图是“测量小灯泡的额定功率”实验电路图．在具体操作中，手和眼睛最合理的分工应该是 ( ) A．手移动变阻器的滑片，眼睛观察变阻器的滑片的位置 B．手移动变阻器的滑片，眼睛观察小灯泡是否发光 C．手移动变阻器的滑片，眼睛观察电压表的示数 D．手移动变阻器的滑片，眼睛观察电流表的示数 2．家里一个标有“220V 60W”的灯泡灯丝烧断了，将灯泡取下轻轻晃动，让断了的灯丝刚好又能搭在一起， 将其重新接入家庭电路，发现灯泡比原来更亮了，其原因可能是： 灯丝电阻比原来 ，实际电功率比原来 （填“增大”或“减小”） . 3．如图甲所示，将额定电压为2.5V 的小灯泡接入电源电压为4.5V的电路中，闭合开关，调节滑动变阻器滑片P，记录相应电压表和电流表示数绘制成如图乙所示的U﹣I图象，则小灯泡的额定功率为 W，小灯泡正常 发光时，滑动变阻器接入电路的电阻是 Ω . 4 ．易优君学完电学后惊奇地发现 ，如图 1 所示的电路图更换不同的器材就可以进行不同的探究实验。 （1）在器材处若接上未知定值电阻可以测定未知定值电阻的阻值，若接上灯泡可以测定小灯泡的额定电功率。则： 前者的实验原理是 ；后者的实验原理是 。 （2）在器材处若换用不同阻值的定值电阻可以探究“ 电流大小与电阻的关系” ，易优君实验时 ，在器材处先接入5Ω的电阻，闭合开关，移动滑片P，使电压表的示数为2V，并记下相应的电流值：再改接10Ω的电阻，为了使电 压表的示数为2V不变，此时滑片P应向 （选填“A”或“B”）端移动。 （3）在测量小灯泡电功率的实验中 ，电源电压为4.5V ，小灯泡的额定电压为2.5V，小灯泡正常发光时的电阻约为10Ω。 ①请你用笔画线代替导线，将如图甲中的实物电路连接完整。要求：当滑动变阻器的滑片向左移动时，连入电 路的电阻变大；连线不得交叉。 ②易优君闭合开关 ，移动滑片 P 到某一位置时 ，电压表示数（如图乙所示）为 V ，若他想测量小灯泡 的额定功率 ，应将图甲中滑动变阻器的滑片P向 （选填“A”或“B”）端移动，使电压表的示数为2.5V。 ③易优君继续移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的I﹣U 关系图象，根据图象信息，可计算出小灯泡的额定功率是 W ，小灯泡正常发光时的电阻是 Ω, 还可以得出：小灯泡 的实际功率随实际电压的增大而 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。 ④在实验中易优君发现小灯泡不亮，电压表有示数，电流表无示数，则出现故障的原因可能是 . ⑤由图丙可知小灯泡的关系图象不是一条直线，原因是 。 （4）易优君继续进行实验 ，在对测量数据的记录和处理时，他设计了如下表格．你认为这张表格的设计是 （正确/错误）的. 次数 U/V I/A P/W 平均值P/W 1 2 3 5．学易姐在实践活动中设计的模拟调光灯电路，如图所示，她选用的电源电压恒为 12V．小灯泡上标有“8V 4W”、滑动变阻器上标有“20Ω 2A”字样，若不考虑灯泡温度对电阻的影响，闭合开关S后，问： （1）小灯泡正常发光时的电阻是多少？ （2）当滑动变阻器的滑片P移到b时 ，电压表的示数以及电路消耗的总功率是多少？ 灯泡正常发光【经典题型汇编】 【串并联亮度比较】例题1．“220V 15W”的灯泡甲和“220V 100W”的灯泡乙，其灯丝长短相同，可发现灯泡 的灯丝较细 ，若将这两个灯泡并联在 220V 的电源上， 灯泡亮些，若将这两个灯泡串联在 220V 的电源上，则 灯泡亮些 . 变式．把标有“PZ220﹣25”的甲灯和“PZ220﹣60”的乙灯串联起来接在220V的电路中，较亮的灯是 ； 若将它们并联起来，接在110V 的电路中，较亮的灯是 （选填“ 甲灯”或“ 乙灯”） . 【比例问题】例题2 ．现有两个小灯泡L1、L2分别标有“6V 6W”、“6V 3W”．如果将两灯串联接在6V电源两端，则通过两灯的电流之比为 ，消耗电功率之比为 ；如果将两灯并联接在6V电源两端，则通过两灯的电流之比为 ．（忽略温度对灯丝电阻的影响） 变式 ．将分别标有“6V，6W”和“3V，3W” 的甲、乙两只灯泡串联接在电压为3V的电源两端， 灯 更亮；若并联接在该电源两端，两灯消耗的功率之比 P甲：P乙＝ 。（忽略温度对灯丝电阻的影响） 【串联实际功率】例题3．灯泡L1“6V 3W”和L2“6V 2W”串联后接入6V电路中，则下列分析中正确的是( ) A．两灯总功率为5W B．灯泡L1两端电压比灯泡L2两端电压高 C．两灯的总功率小于 2W D．灯泡L1比灯泡L2亮 变式1．将标有“6V3W”、“6V6W”的甲、乙两个灯泡，串联接在9V的电源上，它们的实际功率分别是 W 和 W ．两灯中较亮的是 灯（选填“甲”或“乙”） 变式2．甲灯标有“6V1.5W”的字样，乙灯标有“6V6W”的字样，若将它们串联后接入电压为6V的电路中，两灯中较亮的是 灯（选填“ 甲”或“ 乙”） ，此时甲灯的实际功率为 W。 【灯泡 I-U 图像】例题4．如图1所示，电源电压12V保持不变，闭合开关S后，当滑片P从最右端向最左端滑动的过程中，小灯泡的I﹣U关系图象如图 2 所示，最后小灯泡正常发光。下列说法中正确的是( ) A．小灯泡的额定电压为3V B．滑动变阻器的最大阻值为9Ω C．该电路总功率变化范围为3W～24W D．小灯泡正常发光1min，电流所做的功为24J 变式1．在如图1所示的电路中，电源电压保持不变，小灯泡的额定电压为12V．闭合开关S后，当滑片P从最右端滑到最左端的过程中，小灯泡的I-U 关系图象如图2所示。则小灯泡发光时的最小功率为 W，滑动变阻器的最大阻值为 Ω, 整个电路的最大电功率为 W。 变式2．如左图是通过电阻R和小灯泡L的电流随电压变化的图象。若将它们接入如右图所示的电路中，电源电压3V，当只闭合开关S时，小灯泡的实际功率为 W；再闭合开关S1，经过10s电路消耗的电能为 J。 【选讲】【未知电表】例题5．如图所示，电源电压保持不变，开关S闭合后，灯L1、L2都能正常发光，甲、乙两个电表的示数之比是2：3，则相同时间内两灯消耗的电能之比是 ( ) A ．1：2 B ．2：1 C ．2：3 D ．3：2 【规律总结】串联，开关S ，甲乙均为 表；并联，开关S ，甲乙均为 表。 变式．如图所示，电源电压保持不变 ，开关 S 闭合后，灯泡 L1、L2都能正常发光，甲、乙两只电表的示数之比为3：5 ，则L1、L2的额定功率之比是 。 电功率实验创新考点【区分篇】 【电压表与滑变并联】例题1．学易姐做“测量小灯泡的额定功率”的实验，电源电压恒为6V，所用滑动变阻器上标有“20Ω 2A”的字样，待测小灯泡的额定电压为“2.2V”“3.8V”中的一个。 （1）正确连接电路后，规范操作，闭合开关S，发现小灯泡变暗，电流表、电压表示数如图乙所示，则通过小灯泡的电流为 A ，根据电压表示数以及小灯泡亮度，可以判断小灯泡的额定电压为 V。 （2）继续实验 ，学易姐发现电压表 0～15V 量程损坏，0～3V量程完好，在不更换电压表的条件下，她想了一 个巧妙的办法，对所连接的电路进行了调整后闭合开关S．调节变阻器滑片的位置当电压表的示数为 V 时灯泡正常发光，此时变阻器滑片的位置恰好在中点上，则小灯泡的额定功率为 W。 （3）易优君用另一个小灯泡也做了实验，绘制了如图丙所示的两个小灯泡的 I-U 关系图象，根据图象可知， 将这两个小灯泡串联在某电路中，两灯都发光且不被烧坏 ，则 （选填“a”或“ b”）灯泡更亮。 变式．易优君在“探究小灯泡的亮度与哪些因素有关”的实验中 ，所用电源电压恒为6V，小灯泡上标有“4V”字样。 （1）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到最 端（选填“左”或“右”），目的是 。 闭合开关后 ，发现小灯泡不亮，电压表无示数，电流表有示数。若电路中仅有一处故障，这个故障可能是 。 （2）排除故障后继续实验 ，易优君进行了4次测量，并将有关数据及现象记录在下表中。在笫1次实验中小灯泡不亮的原因是 。 物理量次数 电压 U/V 电流 I/A 实际电功率 P/W 小灯泡亮度 1 1.5 0.20 0.30 不亮 2 2.5 0.30 0.75 偏暗 3 4.0 0.40 正常 4 4.8 0.43 2.06 更亮 （3）实验中，电压表的0﹣15V 量程损坏了，但0﹣3V 量程仍完好，为了测小灯泡的额定功率，应将电压表并联在 两端，调节滑动变阻器 ，使电压表的示数为 ，此时小灯泡将正常发光。 例题2．学易姐设计了如图甲所示的电路，利用滑动变阻器调节小灯泡的电流和电压，观察小灯泡的发光情况．电源电压恒为6V，R是滑动变阻器 . （1）闭合开关后，移动滑片P，发现两电表示数始终如图乙所示，原因是将滑动变阻器的 （填字母）两个接线柱接入了电路 . （2）改正错误后 ，学易姐继续实验 ，将有关实验数据标记在图丙上 ，分析图丙可知 ，她所选择的滑动变阻器 的规格是 （选填字母） . A. 20Ω0.5A B. 20Ω2A C. 50Ω0.5A D. 50Ω2A （3）图丙中，阴影部分的面积大小表示 . （4）实验操作时，因小灯泡L不慎损坏而出现断路，无论怎样移动滑片P，电压表指针 （选填“几乎不动”或“明显偏转”） . 例题3．为测定“额定电压为2.5V的小灯泡电功率”的实验中 ，电源电压保持不变 . （1）如图甲所示，连接电路时开关应处于 状态．实验时，若无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯泡始终不亮，但电压表有示数，电流表示数几乎为零，则故障的原因可能是 （选填“ 电流表与导线”或 “灯泡与灯座”）接触不良. （2）故障排除后，闭合开关，变阻器滑片P在某处时，电压表示数为2V，电流表示数如图乙所示．若想测量小灯泡的额定功率 ，应将滑动变阻器的滑片 P向 端（选填“左”或“右”）移动. （3）当小灯泡正常发光时，电流表示数如图丙所示，其值为 A ，通电20s小灯泡消耗的电能为 J . （4）把这样的两个灯泡串联在电压为 4V 的电路中 ，电路的总功率为 W . （5）若用第（2）小问中所测得数据算出灯泡的电阻 RL，再根据P= 计算灯泡的额定功率。按此方案算出灯泡的额定功率比真实值 （选填“偏大”或“偏小”）。 灯泡正常发光【挑战篇】 1．实验室购买一批规格为“2.5V 0.75W” 的小灯泡，小明利用其中一只灯泡做测量小灯泡电功率实验. 实验次数 1 2 3 电压 U/V 2.0 2.5 3.0 电流 I/A 0.34 0.44 （3）排除故障后，闭合开关并调节滑动变阻器，测得如下一组数据．其中第 2 次实验时的电流表示数如图所示， 则第二次测得的电流是 A . ①分析这组数据，你认为该小灯泡是否合格： ，其原因是： . ②假如生产这种小灯泡钨丝的粗细是一定的，则这个小灯泡内钨丝的长度与合格产品相比是长了还是短了？答： . 2 ．易优君探究“电流一定时，导体消耗的电功率与导体电阻的关系”，现有实验器材：稳压电源、电压表、电流表、滑动变阻器、电阻箱（符号为）、开关及若干导线. (1)为了完成此探究实验，请你在题图的虚线框内将实验电路图补充完整:若连接电路后，闭合开关，发现电压表的指针偏转如题图所示，其原因可能是 。 （2）实验中利用公式 计算电阻箱阻值不同时消耗的电功率，实验过程需要记录的物理量有：电阻 箱两端电压U、通过电阻箱的电流I和 . （3）在实验中，易优君需多次改变电阻箱的阻值进行测量， 每改变一次阻值， 都必须移动滑动变阻器的滑片来控制 ，多次改变电阻箱阻值的目的是 . （4）完成上述实验后，易优君又从实验室借了一个额定功率为2.5V 的小灯泡和一个单刀双掷开关，设计了图 丙所示实验电路图来测量小灯泡的额定功率，实验如下：闭合开关S1，将开关S2拨到触点2，把电阻箱调到10Ω,刚好使电压表的示数为2.5V；再将开关S2拨到触点1，读出电压表的示数为4.5V，小灯泡额定功率P= W. 3．在“测小灯泡电功率实验”中，电源电压为3V，小灯泡额定电压为2.5V。学易姐向老师要了一个已知阻值为R0的电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图丙所示的电路，也测出丁灯泡的额定功率。 请完成下列实验步骤： ①闭合开关S1，将S2拨到触点2，移动滑片，使电压表的示数为2.5V； ② , 读出电压表的示数U； ③灯泡额定功率表达式 P额＝ 。 学科网（北京）股份有限公司 $$